浅析电量趋势分析法在电力故障查找中的应用

谢俊

摘 要：通过分析沪昆高铁湖南境内娄底南—邵阳北区间20～21#箱变之间的一级电力贯通线故障案例，对利用电量趋势曲线图分析判断短路故障区段的原理进行了阐述。

关键词：箱变；贯通线；电量趋势；短路故障

中图分类号：TM75 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.05.083

电力是铁路运输生产中的重要能源，它与提高运输效率、保证行车安全有着密切的关系。铁路电力系统主要由铁路沿线变配电所（站）、贯通电力线路、自动闭塞电力线路、低压配电系统和配套电力设施组成，担负着为铁路沿线供电的任务。

在电力系统中，短路是各种系统故障中出现最多、情况最严重的一种。所谓“短路”，是电力系统中一切不正常的相与相之间或相与地（指中性点直接接地系统）之间发生通路的情况。比如，在电力线路中，因某种原因绝缘子被击穿，导电相与大地之间的绝缘被破坏形成通路，即产生相与大地之间的短路。短路故障发生后，由于网络总阻抗大大降低，导致在系统中产生高于正常工作电流几倍甚至几十倍的短路电流。强大的短路电流会对供电线路、供电设备造成严重的损害，因此，快速、准确地查找故障区段的重任便落在了供电调度上。以往，常由电力检修人员对整个区段进行故障排查，至少需要几天时间；或采用分段试送法，但短路电流对线路设备的冲击较大，使排查的难度增大。

随着SCADA系统在铁路供电中的应用，尤其是第三代SCADA系统中电量趋势图的出现，使我们能安全、快速地查找到故障区段。

本文通过案例分析阐述电量趋势分析法的原理，并详细说明如何利用电量趋势分析法查找电力线路的短路故障区段。

所谓“电量趋势分析”，就是对指定电力设备的电流、电压和功率等电量信息进行分析，并以曲线（图形）的方式显示，具有直观、形象的特点。具体而言，可显示电流、电压和功率的实时趋势和历史趋势。而对箱变中的这些图形进行比较和分析，可快速查找到短路故障区段。

1 电量趋势分析法

1.1 电量趋势分析法的判断原理

电量趋势分析法的判断原理为：利用短路时站点电量趋势曲线图中电流突变的顺序查找故障点，即短路时箱变电流从平稳的正常负荷突变至较大的峰值，然后突变为0，再出现一较小的峰值，最后降为0.这可说明故障点在此箱变的后方（按第一次跳闸时的电流流向），直到找到电量趋势图中峰值电流出现时不同的2个相邻箱变，这2个箱变间就是故障点的定位区段。

1.2 判断故障的流程

电力贯通线短路跳闸停电后，应迅速调出箱变电量趋势图，采用电量趋势分析法判别故障区间。判断出区段后，电调应及时在调度端远方操作切除故障，电力贯通线开口，相邻配电所送电至故障区段两端的站点，从而做到停电时间最短、停电范围最小。故障处理完毕后，应及时（尽量选择在天窗时间段内）调整至正常运行方式。

1.3 电量趋势分析法的使用条件

当监控功能不完善时，将无法精确判断故障区段和故障停电区段扩大等风险。因此，被控点故障时应及时处理，且系统功能需进一步完善。

2 案例分析

2.1 基本情况

2015-01-13T04：23，沪昆高铁湖南境内娄底南配电所一级贯通334跳闸，过流Ⅱ段保护动作。邵阳北配电所一级贯通332备自投失败，娄底南—邵阳北区间一级贯通供电中断。

2.2 保护整定

贯通馈出保护设置为：过流I段、过流II段、失压保护和备供所设备自投。

调压柜保护设置为：过流I段、过流II段。

2.3 电量趋势分析法在案例中的应用

2.3.1 调查事故情况

了解跳闸的基本情况，比如跳闸回路是一级，还是综合贯通；跳闸前主供和备供；跳闸的具体时间（精确到秒）；保护动作的名称等。

在本案例中，跳闸前娄邵一级贯通线由娄底南配电所主供，由邵阳北配电所备供。娄底南配电所334跳闸时间是2015-01-13T04：23：16，邵阳北配电所332备自投跳闸时间是2015-01-13T04：23：17.

2.3.2 调阅故障电量趋势曲线

时间选择：以跳闸时间前、后1 min为时间段（2015-01-13T04：23：00—2015-01-13T04：23：59）。

选择箱变查阅电流曲线时，一般先用1/2法，且先选最中间的监控点电流曲线进行判断。沪昆高铁娄底南—邵阳北区间共有箱变29台，本例中选择娄邵15#箱变和娄邵22#箱变。

2.3.3 对照电量趋势曲线判断故障区段

娄邵15#箱变电量趋势曲线的特点如图1所示。从图1中可以看出，电流从平稳的正常负荷突然上升至136.11 A（C相电流），然后突然下降为0，短暂停留后再次出现一较小峰值，最后降为0.00 A。

由图1可见，第一时间检测到故障电流出现较陡的峰值，证明主供所跳闸前此箱变处于电源与故障点之间，是第一次故障跳闸时短路电流的必经之路。因此，故障点在此箱变的后方（按第一次跳闸时的电流流向），进而找出在娄邵15#箱变往邵阳北配电所方向。

娄邵22#箱变电量趋势曲线的特点如图2所示。从图2中可以看出，电流从平稳的正常负荷突然下降为0，短暂停留后上升至161.84 A（C相电流），最终降为0.00 A。

由图2可见，第一时间没有检测到故障电流，证明主供所跳闸前，此箱变处于电源与故障点之外，并不是第一次故障跳闸时短路电流的必经之路。峰值是由备供所合闸送电时出现的短路故障电流引起，因此，障点在此箱变的前方（按第一次跳闸时的电流流向），进而找出在娄邵15#箱变与22#箱变之间。

利用电量趋势分析法，在娄邵15#箱变与22#箱变之间采用1/2法继续缩小故障范围，最终确定故障点在娄邵21#箱变与22#箱变之间。

利用箱变、远动开关站和中继站等可远程操作开关。切除故障点后，可恢复其他非故障区间的供电。

2.4 案例总结

事后查明，因沪昆高铁湖南境内娄邵20～21#箱变间一级贯通C相电缆故障，造成娄底南配电所一级贯通334跳闸，邵阳北配电所一级贯通332备自投失败。这与供电调度利用电量趋势分析法判断电力贯通线故障区间在娄邵20～21#箱变之间一致。通过本案例，证明了采用电量趋势分析法可快速、准确地找到故障区段。

3 结束语

综上所述，在铁路运输生产中，铁路电力工作是铁路运输的重要组成部分，其主要任务是不断提高供电的质量和可靠性，以满足铁路运输生产的需要。当线路发生故障后，能否以最短的时间恢复供电，是衡量铁路供电部门职工综合技术素质的标准。而电量趋势分析法可缩短故障判断、查找的时间，是一种合理、安全和可行的故障查找方法，具有较大的现实意义。

参考文献

[1]曾义.箱式变电站标准工程图纸集萃.[M]北京：水利水电出版社，2004.

[2]白玉珉.电气工程安装及调试技术手册.[M]北京：机械工业出版社，2008.

〔编辑：张思楠〕

Abstract： Through the analysis of Shanghai Kunming High-speed Rail territory of Hunan Loudi South-North Shaoyang between 20 ～ 21# box transformer substation level power supply through line fault case， this paper discussed the curve using the consumption trend graph analysis and judgment principle of short circuit fault zone.

Key words： box transformer substation； through line； consumption tendency； short circuit fault